Travail de fin d'études / Projet de fin d'études : Analyse multicritère du système constructif des parois de l'enveloppe d'un bâtiment d'un point de vue écologique et économique

Abstract

Suite à l’Accord de Paris, la Belgique s’est engagée à mettre en place des politiques environnementales. En effet, la surface terrestre connait une augmentation des températures depuis les années 1900. Cette dernière est notamment due aux gaz à effet de serre liés aux activités humaines. Actuellement, en Belgique, aucun seuil d’émissions de dioxyde de carbone équivalent n'est pas encore mis en place. Néanmoins, l’intérêt de diminuer l’impact environnemental du secteur de la construction sur le climat est présent. L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) est une méthode d’évaluation environnementale qui vise à évaluer les impacts environnementaux des produits ou services durant l’ensemble de leur cycle de vie. La prise de conscience de l’impact du secteur de la construction sur le potentiel de réchauffement climatique depuis le début du 20ᵉ siècle a permis à l’ACV de devenir l’outil incontournable pour évaluer les impacts environnementaux des bâtiments et des matériaux qui le composent. (Khasreen et al., 2009) Dans ce secteur, l’ACV est un outil qui peut favoriser l’aide à la prise de décision. En effet, il permet notamment de comparer l’impact environnemental de différentes alternatives de conception afin de concevoir à partir de solutions les plus durables possible. (Di Maria et al., 2020) Le bureau d’architecture Helium 3 œuvre à concevoir des architectures positives. Conscients de l’impact du domaine de la construction sur l’environnement, ils ont à cœur de proposer aux clients des solutions les plus écologiques possibles. Pour ces raisons et afin d’obtenir des subsides, ils se sont engagés à concevoir un bâtiment à énergie positive dont l’enveloppe est composée de 95% d’isolants bio-sourcés. Suite à leur engagement, ils souhaitent pouvoir évaluer l’impact environnemental et économique d’un cas d’étude selon cinq systèmes constructifs. Le cas d’étude est une crèche qui sera implantée à Beaufays. Le bureau Helium 3 propose de développer le projet autour d’un concept fort qui retrace l’histoire du lieu, tout en étant ludique et pédagogique pour les enfants : « Ma crèche à la ferme ». Ce dernier oriente les choix de conception comme la volumétrie, les matériaux utilisés, etc. En raison de la destination du bâtiment, d’autres éléments guident également ces choix : les contraintes et législations liées à l’AFSCA et l’ONE notamment. Les cinq systèmes constructifs étudiés sont les suivants : - Le cas de base en traditionnel.

- La variante une qui possède un système constructif mixte composé de parois en traditionnel et d’autres en ossature bois.

- La seconde variante qui est identique au cas de base à l’exception des isolants qui sont bio-sourcés. Elle est donc réalisée en traditionnel.

- La troisième est réalisée exclusivement en CLT.

- La quatrième comporte une ossature bois.

Le but de cette recherche est de faciliter le choix du système constructif des parois de l’enveloppe d’un bâtiment par une analyse de leur impact environnemental et économique. Cette étude se fait à la phase Concept Design et est divisée en deux parties : l’ACV et l’étude du coût. Elles nécessitent toutes deux différents types de données tels un relevé de surface, les compositions des parois étudiées, les données environnementales de chaque matériau, un quantitatif de matériaux et un bordereau de prix. Ces données sont collectées notamment à partir d’une maquette numérique 3D simplifiée du cas d’étude, d’échanges avec le bureau d’architecture Helium 3 et avec des entrepreneurs ainsi que dans les bases de données disponibles sur le marché. La récolte de ces données permet d’entamer l’ACV et l’étude du coût. Les Potentiels de Réchauffement Globaux (PRG) sont calculés via l’ACV. Ce processus itératif a été réalisé via trois outils ; - L’outil One Click LCA avec comme données d’entrées les valeurs mentionnées dans les Fiches de Données Environnementales et Sanitaires (FDES) de la base de données INIES. - L’outil TOTEM avec comme données d’entrées les valeurs mentionnées dans les Déclarations Environnementales de Produits (DEP) issues de la base de données Ecoinvent 3.6 et B-EPD. - L’outil Excel avec les mêmes données que pour l’outil One Click LCA. Tandis que les coûts sont estimés à partir d’un bordereau de prix réalisé à partir des moyennes des offres de prix communiquées par différents entrepreneurs. Au niveau de l’ACV, les résultats permettent tout d’abord de comparer ces différents outils d’un point de vue de la fiabilité des données, des méthodes utilisées et de la précision. Les différentes causes de variabilités sont énumérées et résumées dans un tableau. L’outil One Click LCA étant considéré comme le plus adapté dans cette étude, ces résultats sont ensuite analysés plus précisément. Deux analyses sont ensuite réalisées : la première à l’échelle du bâtiment et la seconde à l’échelle des parois. Un tableau résume l’ensemble des résultats de la seconde sous forme de hot spot. En termes de coût, les deux mêmes analyses que précédemment sont réalisées dans cette étude : la première à l’échelle du bâtiment et la seconde à l’échelle des parois. Un tableau rassemble également les résultats de l’étude du coût sous forme de hot spot. Les résultats de l’ACV et de l’étude du coût sont ensuite mis en parallèle dans différents graphiques. Cinq graphiques regroupent les résultats propres à chaque paroi et le dernier rassemble l’ensemble des résultats. Ils permettent d’identifier les parois les plus avantageuses selon ces deux thématiques et de créer des scénarios en fonction du projet étudié. Pour finir, les résultats de l’ACV sont comparés aux seuils imposés dans la norme française RE2020. Ces résultats permettent de formuler une série de découvertes. Ils sont ensuite synthétisés sous forme de recommandations pour les concepteurs. Les forces et les faiblesses de ce travail sont ensuite énumérées avant que soient abordés les impacts pratiques. Enfin, des pistes de travaux futurs sont présentées. En conclusion, cette étude permet aux concepteurs d’avoir un avant-goût des émissions et du coût engendré par un bâtiment selon cinq systèmes constructifs en phase de « Concept Design ». Elle contribue également à faciliter le choix de l’outil d’ACV et de la base de données utilisée dans une future étude.